Een nadere kijk op trekarchitectuur

Trekarchitectuur is een structureel systeem dat voornamelijk spanning gebruikt in plaats van compressie. Treksterkte en spanning worden vaak door elkaar gebruikt. Andere namen zijn onder meer spanningsmembraanarchitectuur, weefselarchitectuur, spanningsstructuren en lichtgewicht spanningsstructuren. Laten we deze moderne maar oude bouwtechniek eens bekijken.

Spanning en compressie zijn twee krachten waar je veel over hoort als je architectuur studeert. De meeste constructies die we bouwen zijn in compressie - baksteen op baksteen, plank aan boord, duwend en knijpend naar de grond, waar het gewicht van het gebouw in evenwicht wordt gehouden door de vaste aarde. Spanning daarentegen wordt gezien als het tegenovergestelde van compressie. Spanning trekt en rekt bouwmaterialen uit.

" Een structuur die wordt gekenmerkt door een spanning van de stof of een flexibel materiaalsysteem (meestal met draad of kabel) om de structurele structurele ondersteuning aan de structuur te bieden.

instagram viewer

"— Fabric Structures Association (FSA)

Als we terugdenken aan de eerste door mensen gemaakte structuren van mensen (buiten de grot), denken we aan die van Laugier Primitieve hut (structuren voornamelijk in compressie) en, zelfs eerder, tentachtige structuren - stof (bijv. dierenhuid) strak (spanning) getrokken rond een houten of bottenframe. Trekontwerp was prima voor nomadische tenten en kleine tipi's, maar niet voor de Piramiden van Egypte. Zelfs de Grieken en Romeinen stelden vast dat grote coliseums gemaakt van steen een handelsmerk waren van een lang leven en beleefdheid, en we noemen ze Klassiek. Door de eeuwen heen werd spanningsarchitectuur gedegradeerd tot circustenten, hangbruggen (bijv. Brooklyn Bridge), en kleinschalige tijdelijke paviljoens.

Gedurende zijn hele leven bestudeerde de Duitse architect en Pritzker-laureaat Frei Otto de mogelijkheden van lichtgewicht, trekarchitectuur - nauwgezet het berekenen van de hoogte van palen, de ophanging van kabels, het kabelgaas en de membraanmaterialen die kunnen worden gebruikt om grootschalige tentachtige te creëren structuren. Zijn ontwerp voor het Duitse paviljoen op Expo '67 in Montreal, Canada zou veel eenvoudiger zijn geweest als hij dat had gedaan CAD software. Maar het was dit paviljoen uit 1967 dat de weg vrijmaakte voor andere architecten om de mogelijkheden van spanningsconstructie te overwegen.

De meest voorkomende modellen om spanning te creëren zijn het ballonmodel en het tentmodel. In het ballonmodel creëert binnenlucht pneumatisch de spanning op membraanwanden en het dak door lucht als een ballon in het rekbare materiaal te duwen. In het tentmodel trekken kabels die aan een vaste kolom zijn bevestigd aan de membraanwanden en het dak, net zoals een paraplu werkt.

Typische elementen voor het meer gebruikelijke tentmodel zijn (1) de "mast" of vaste paal of sets palen ter ondersteuning; (2) Ophangkabels, het idee van in Duitsland geboren Amerikanen John Roebling; en (3) een "membraan" in de vorm van stof (bijv. ETFE) of kabelgaas.

De meest typische toepassingen voor dit type architectuur zijn dakbedekking, buitenpaviljoens, sportarena's, transportknooppunten en semi-permanente huisvesting na rampen.

^{Bron: Fabric Structures Association (FSA) op www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile}

Denver International Airport is een mooi voorbeeld van trekarchitectuur. Het uitgerekte membraandak van de terminal van 1994 is bestand tegen temperaturen van min 100 ° F (onder nul) tot plus 450 ° F. Het glasvezelmateriaal reflecteert de warmte van de zon, maar laat natuurlijk licht binnen in de ruimte. Het ontwerpidee is om de omgeving van bergtoppen te weerspiegelen, aangezien de luchthaven in de buurt van de Rocky Mountains in Denver, Colorado ligt.

Architect: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Voltooid: 1994
Gespecialiseerde aannemer: Birdair, Inc..
Ontwerpidee: Vergelijkbaar met de piekconstructie van Frei Otto in de buurt van de Alpen van München, koos Fentress een dakbedekkingssysteem met trekmembraan dat de Rocky Mountain-toppen van Colorado nabootste
Grootte: 1.200 x 240 voet
Aantal binnenkolommen: 34
Hoeveelheid staalkabel 10 mijl
Membraan type: PTFE glasvezel, een teflon^®-gecoat geweven glasvezel
Hoeveelheid stof: 375.000 vierkante voet voor dak van Jeppesen Terminal; 75.000 vierkante voet extra stoeprandbescherming

^{Bron: Internationale luchthaven Denver en PTFE glasvezel bij Birdair, Inc. [geraadpleegd op 15 maart 2015]}

Geïnspireerd door de Duitse Alpen, herinnert deze structuur in München, Duitsland u misschien aan de internationale luchthaven van Denver in 1994. Het gebouw in München werd echter twintig jaar eerder gebouwd.

In 1967 won de Duitse architect Günther Behnisch (1922-2010) een wedstrijd om een ​​vuilnisbelt in München om te vormen tot een internationaal landschap voor de XX Olympische Zomerspelen in 1972. Behnisch & Partner creëerde modellen in zand om de natuurlijke toppen te beschrijven die ze voor het Olympisch dorp wilden. Vervolgens schakelden ze de Duitse architect Frei Otto in om de details van het ontwerp te helpen achterhalen.

Zonder het gebruik van CAD software, hebben de architecten en ingenieurs deze pieken in München ontworpen om niet alleen de Olympische atleten, maar ook het Duitse vernuft en de Duitse Alpen te laten zien.

Heeft de architect van de Denver International Airport het ontwerp van München gestolen? Misschien, maar het Zuid-Afrikaanse bedrijf Spanningsstructuren wijst erop dat alle spanningsontwerpen afgeleiden zijn van drie basisvormen:

• "Conisch - Een kegelvorm, gekenmerkt door een centrale piek "
• "Barrel Vault - Een gebogen vorm, meestal gekenmerkt door een gebogen boogontwerp "
• "Hypar - Een gedraaide vrije vorm"

^{Bronnen: Competities, Behnisch & Partner 1952-2005; Technische informatie, Tension Structures [geraadpleegd op 15 maart 2015]}

Günther Behnisch en Frei Otto werkten samen om het grootste deel van het Olympische dorp van 1972 in München, Duitsland, te omsluiten, een van de eerste grootschalige spanningsconstructieprojecten. Het Olympisch Stadion in München, Duitsland, was slechts een van de locaties met trekarchitectuur.

Voorgesteld om groter en grootser te zijn dan Otto's Expo '67 stoffenpaviljoen, was de structuur in München een ingewikkeld kabelnetmembraan. De architecten kozen voor 4 mm dikke acrylpanelen om het membraan compleet te maken. Stijf acryl rekt niet uit als stof, dus de panelen waren "flexibel verbonden" met het kabelgaas. Het resultaat was een gebeeldhouwde lichtheid en zachtheid in het hele Olympische dorp.

De levensduur van een trekmembraanstructuur is variabel, afhankelijk van het gekozen type membraan. De geavanceerde fabricagetechnieken van vandaag hebben de levensduur van deze constructies verlengd van minder dan een jaar tot vele decennia. Vroege constructies, zoals het Olympisch Park van 1972 in München, waren erg experimenteel en hebben onderhoud nodig. In 2009 heeft het Duitse bedrijf Hightex werd gevraagd om een ​​nieuw hangend membraandak te installeren boven de Olympic Hall.

^{Bron: Olympische Spelen 1972 (München): Olympisch stadion, TensiNet.com [geraadpleegd op 15 maart 2015]}

De architect van vandaag heeft er een scala aan stof membraan keuzes waaruit u kunt kiezen - veel meer "wonderstoffen" dan de architecten die de dakbedekking van het Olympisch dorp uit 1972 ontwierpen.

In 1980 legde auteur Mario Salvadori de trekarchitectuur als volgt uit:

"Zodra een netwerk van kabels is opgehangen aan geschikte steunpunten, kunnen de wonderstoffen eraan worden gehangen en over de relatief kleine afstand tussen de kabels van het netwerk worden uitgerekt. De Duitse architect Frei Otto is een pionier op het gebied van dit type dak, waarin een net van dunne kabels hangt aan zware grenskabels die worden ondersteund door lange stalen of aluminium palen. Na het opzetten van de tent voor het West-Duitse paviljoen op Expo '67 in Montreal, slaagde hij erin de stands van de Olympisch stadion van München... in 1972 met een tent die 18 hectare herbergt, ondersteund door negen compressiemasten van wel 260 voet en door grensvoorspankabels met een capaciteit tot 5.000 ton. (De spin is trouwens niet eenvoudig te imiteren - dit dak vereiste 40.000 uur aan technische berekeningen en tekeningen.) "

^{Bron: Waarom gebouwen opstaan door Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, pp. 263-264}

Vaak genoemd de eerste grootschalige lichtgewicht trekconstructie, het Duitse paviljoen van Expo '67 uit 1967 - geprefabriceerd in Duitsland en verzonden naar Canada voor montage ter plaatse - beslaat slechts 8.000 vierkante meter meter. Dit experiment in trekarchitectuur, dat slechts 14 maanden in beslag nam om te plannen en te bouwen, werd een prototype, en wekte de eetlust van Duitse architecten, inclusief zijn ontwerper, de toekomstige Pritzker Laureate Frei Otto.

Datzelfde jaar 1967 won de Duitse architect Günther Behnisch de opdracht voor de Olympische locaties van München in 1972. Het duurde vijf jaar om zijn spannendakconstructie te plannen en te bouwen en besloeg een oppervlakte van 74.800 vierkante meter - verre van zijn voorganger in Montreal, Canada.

• Light Structures - Structures of Light: The Art and Engineering of Tensile Architecture Geïllustreerd door het werk van Horst Berger door Horst Berger, 2005
• Trekoppervlakconstructies: een praktische gids voor kabel- en membraanconstructie door Michael Seidel, 2009
• Trekmembraanstructuren: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard door de American Society of Civil Engineers, 2010

^{Bronnen: Olympische Spelen 1972 (München): Olympisch stadion en Expo 1967 (Montreal): Duits paviljoen, projectdatabase van TensiNet.com [geraadpleegd op 15 maart 2015]}